TWI703921B - 散熱裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種散熱裝置，其設置於一電路板上，該散熱裝置由下向上依次設置一第一膠體層、一第一石墨烯複合散熱層、一第二膠體層、一第二石墨烯複合散熱層、一樹脂層，其中，該第一石墨烯複合散熱層與該第二石墨烯複合散熱層摻雜複數個第一金屬粒子，並由一金屬層分別包覆該第一石墨烯複合散熱層與該第二石墨烯複合散熱層，上述結構簡單，節省空間，並且具有良好的的導熱性能。

Description

散熱裝置
本發明關於一種散熱裝置，尤指一種通過利用石墨烯與金屬粒子結合的散熱裝置。
計算機裝置中包含許多設置於機殼中的電子裝置如CPU、硬碟、顯示卡等等，且這些電子裝置處於運作狀態時會產生許多熱能。為了避免電子裝置因為熱能的影響造成溫度上升，進而導致計算機裝置產生熱當機的問題，如何在電子裝置上設置散熱結構進而發散熱能，對於計算機裝置而言是一個非常重要的課題。
進一步而言，相對於其他電子裝置，用於硬碟的散熱結構是更為重要的。硬碟本身儲存有大量的資料，且是作業系統及驅動程式安裝的地方，一旦硬碟發生熱當機的問題，將會導致資料發生錯誤進而使計算機裝置無法啟動。此外，若硬碟本身無其他介質協助導出熱能，除非所處的環境自然空冷(空氣流動來帶走熱能)或是強制空冷(機殼內風扇強制吹動帶走熱能)的能力夠強，不然若處於散熱效果差的環境下，將會使硬碟上的複數電子零件長時間累積熱能，進而造成電子零件老化，甚至有損壞的風險。
習知技術中一般採用石墨烯為其傳導及散熱結構，具有提升散熱效率的顯著效果。但是其採用將石墨烯利用雙面膠結合，而兩個同質或異質固體材料在平面接合處，不管使用多大的壓力或研磨多平整，都不可能完全緊密接合，也因為雙面膠中間細微的不平整與起伏，都會造成接面僅有部分接觸，其中的孔隙或孔洞存在有空氣，而空氣是極差的熱傳介質，在室溫下熱導值僅0.0242W/mK，因此存在熱傳導途徑將被空氣阻礙的問題。
如何提供一種散熱裝置，克服上述貼合後仍存在空氣的問題，提高散熱性能，是本發明所要研究的方向。
本發明之一目的，係提供一種散熱裝置，解決習知技術中膠體層與散熱層之間存在空氣，進而導致散熱性能降低的問題。
為了達到上述之目的，本發明揭示了一種散熱裝置，其設置於一電路板上，該散熱裝置包含：一第一膠體層，其設置於該電路板上；一第一石墨烯複合散熱層，其接合於該第一膠體層上；一第二膠體層，其接合於該石墨烯複合散熱層上；一第二石墨烯複合散熱層，其接合於該第二膠體層上；一樹脂層，其設置於該第二石墨烯符合散熱層上；其中，藉由在該第一石墨烯複合散熱層與該第二石墨烯複合散熱層設置第一金屬粒子，並由一金屬層分別包覆該第一石墨烯複合散熱層與該第二石墨烯複合散熱層，避免膠體層與散熱層之間存在空氣，提高散熱性能。
本發明之一實施例中，其亦揭露該電路板為固態硬碟或記憶體。
本發明之一實施例中，其亦揭露該些個第一金屬粒子為銅粒子或鋁粒子。
本發明之一實施例中，其亦揭露該金屬層所用材料為銅。
本發明之一實施例中，其亦揭露該第一膠體層摻雜複數個第二金屬粒子，該第一膠體層為石墨烯雙面膠、壓克力雙面膠、矽膠雙面膠、網格雙面膠、補強雙面膠、橡膠雙面膠、高溫雙面膠、無紡布雙面膠、無殘膠雙面膠、綿紙雙面膠、雙面玻璃布膠、PET雙面膠或泡棉雙面膠。
本發明之一實施例中，其亦揭露該些個第二金屬粒子為銅粒子或鋁粒子。
本發明之一實施例中，其亦揭露該第二膠體層摻雜複數個第三金屬粒子，該第二膠體層為石墨烯雙面膠、壓克力雙面膠、矽膠雙面膠、網格雙面膠、補強雙面膠、橡膠雙面膠、高溫雙面膠、無紡布雙面膠、無殘膠雙面膠、綿紙雙面膠、雙面玻璃布膠、PET雙面膠或泡棉雙面膠。
本發明之一實施例中，其亦揭露該些個第三金屬粒子為銅粒子或鋁粒子。
本發明之一實施例中，其亦揭露該樹脂層為聚醯亞胺(Polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、雙軸取向聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene,BOPP)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)及聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)之其中之一或該些材料之任意組合。
本發明之一實施例中，其亦揭露該電路板設置於一主機板，該主機板上設置一散熱件，當該散熱裝置設置於該電路板並安裝於該主機板時，該散熱件貼合該散熱裝置。
10:電路板
20:散熱裝置
202:第一膠體層
204:第一石墨烯複合散熱層
206:第二膠體層
208:第二石墨烯複合散熱層
210:樹脂層
212:金屬層
30:主機板
302:散熱件
第1圖：其為本發明之散熱裝置之一第一實施例之側視圖；第2圖：其為本發明之散熱裝置之一第一實施例之爆炸圖；第3圖：其為本發明之散熱裝置之一第一實施例之俯視圖；第4圖：其為本發明之散熱裝置之一第二實施例之安裝示意圖。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：
本發明為一種散熱裝置，解決習知技術中膠體層與散熱層之間存在空氣，進而導致散熱性能降低的問題。
請參閱第1圖、第2圖及第3圖，其係為本發明之散熱裝置之一第一實施例之側視圖、爆炸圖及俯視圖。如圖所示，在本實施例中，該散熱裝置20設置於一電路板10上，該散熱裝置20包含一第一膠體層202、一 第一石墨烯複合散熱層204、一第二膠體層206、一第二石墨烯複合散熱層208及一樹脂層210。該第一膠體層202設置於該電路板10上；該第一石墨烯複合散熱層204接合於該第一膠體層202上；該第二膠體層206接合於該石墨烯複合散熱層204上；該第二石墨烯複合散熱層208接合於該第二膠體層206上；該樹脂層210設置於該第二石墨烯符合散熱層208上。其中，該第一石墨烯複合散熱層204與該第二石墨烯複合散熱層208摻雜複數個第一金屬粒子，其添加方式可選擇刻蝕、摻雜、離子注入、分子束外延或氣相沉積等方式添加該第一金屬粒子，例如銅粒子或鋁粒子，在本實施例中，選擇用摻雜的方式，該第一金屬粒子選擇銅粒子，但不以此為限。其中，一金屬層212分別包覆該第一石墨烯複合散熱層204與該第二石墨烯複合散熱層208。該金屬層212能夠選用各種金屬材質，例如銅或鋁，在本實施例中，選用銅，但不以此為限。
接續上述，請繼續參閱第1圖至第3圖，在本實施例中，該第一石墨烯複合散熱層204與該第二石墨烯複合散熱層208選擇石墨烯銅，其中，石墨烯的多納米孔洞結構具有孔隙率高、比表面積大，與具備優質的吸附金屬粒子性能，將石墨烯薄膜與金屬銅粒子沉積層合二為一，形成單一異質結構符合材料。另外，由於該金屬層212分別包覆該第一石墨烯複合散熱層204與該第二石墨烯複合散熱層208，在貼合該第一膠體層202與該第二膠體層206時，能夠填補細微的不平整與起伏，增大貼合效率，減少孔隙或孔洞，避免存在熱傳導途徑將被空氣阻礙的問題，提高導熱效率。
接續上述，該第一石墨烯複合散熱層204與該第二石墨烯複合散熱層208摻雜該些個第一金屬粒子，其熱傳導率提高、熱輻射性能提升以及熱容量提高。其中，熱導率K是指材料直接傳導熱能的能力；其次，熱容量是指材料受熱(或冷卻)時吸收(或放出)熱量的性質，熱容量的大小用比熱容表示，比熱容越大，物體的吸熱或散熱能力越強。該第一金屬粒子選擇銅粒子或鋁粒子，在本實施例中，選擇銅粒子，但不以此為限。石墨烯(小於3納米)在XY軸的導熱係數大於1500，銅粒子沉積的導熱係數大於300；石墨烯的熱輻射發射率在紅外線範圍為0.99，其接近理論黑體輻射的熱輻射發射率1，石墨烯在散熱應用上，兼具了熱傳導與熱輻射的特性；石墨烯的比熱容為720J/kg*k，銅粒子沉積為385J/kg*k。因此，含有該些個第一金屬粒子之該第一石墨烯複合散熱層204與該第二石墨烯複合散熱層208熱傳導率提高、熱輻射性能提升以及熱容量提高。
本發明亦通過實驗一證實散熱效能。實驗的相關數據請參照以下表格1、2：
Figure 108135423-A0305-02-0008-1
Figure 108135423-A0305-02-0008-2
由表格1可知，該電路板10搭配該散熱裝置20後，相較於不使用該散熱裝置20，降溫效果明顯。其次，在表格2中，單層散熱指僅設置該第一膠體層202及該第一石墨烯複合散熱層204及該樹脂層210，雙層散熱為本實施例之結構，由表格2可知，相較於單層散熱，雙層散熱的散熱效果更好，溫度更低。在本發明的實驗中採用模擬方式，並採用遮罩並在無風扇的環境下模擬進行。
請繼續參閱第1圖至第3圖，以及請參閱第4圖，其係為本發明之散熱裝置之一第二實施例之安裝示意圖，如圖所示，在本實施例中，該電路板10設置於一主機板30，該主機板30上設置一散熱件302，當該散熱裝置20設置於該電路板10並安裝於該主機板30時，該散熱件302貼合該散熱裝置20。當該主機板30在工作狀態並產生大量熱能時，該第一石墨烯複合散熱層204及該第二石墨烯複合散熱層208，能夠迅速的將熱能由該主機板30傳遞至該散熱裝置20；並且由於該散熱件302貼合於該散熱裝置20，該散熱件302能夠將該散熱裝置20的部分熱能傳遞至該散熱件302，藉此來降低該電路板10的溫度，提高該電路板10的工作效能。
接續上述，該電路板10為固態硬碟或記憶體，該第一膠體層202與該第二膠體層206為石墨烯雙面膠、壓克力雙面膠、矽膠雙面膠、網格雙面膠、補強雙面膠、橡膠雙面膠、高溫雙面膠、無紡布雙面膠、無殘膠雙面膠、綿紙雙面膠、雙面玻璃布膠、PET雙面膠或泡棉雙面膠，且該第一膠體層202摻雜複數個第二金屬粒子，該第二膠體層206摻雜複數個第三金屬粒子，在本實施例中，該些個第二金屬粒子與該些個第三金屬粒子選擇銅粒子或鋁粒子，但不以此為限。其中，該電路板10上一次設置一第一 膠體層202、一第一石墨烯複合散熱層204、一第二膠體層206、一第二石墨烯複合散熱層208、一樹脂層210的設置方式為貼合或粘合。該樹脂層210為聚醯亞胺(Polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、雙軸取向聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene,BOPP)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)及聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)之其中之一或該些材料之任意組合。
綜上所述，本發明之一種散熱裝置，藉由在該電路板10上一次設置一第一膠體層202、一第一石墨烯複合散熱層204、一第二膠體層206、一第二石墨烯複合散熱層208、一樹脂層210，於該第一石墨烯複合散熱層204與該第二石墨烯複合散熱層208中設置該些個第一金屬粒子，並由該金屬層212分別包覆該第一石墨烯複合散熱層204與該第二石墨烯複合散熱層208，減少了貼合過程中產生的不平整與起伏，增大了貼合效率，並且提高了該散熱裝置20的導熱性能。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10:電路板
20:散熱裝置
202:第一膠體層
204:第一石墨烯複合散熱層
206:第二膠體層
208:第二石墨烯複合散熱層
210:樹脂層
212:金屬層

Claims (10)

  1. 一種散熱裝置，其設置於一電路板上，該散熱裝置包含：一第一膠體層，其設置於該電路板上；一第一石墨烯複合散熱層，其接合於該第一膠體層上；一第二膠體層，其接合於該第一石墨烯複合散熱層上；一第二石墨烯複合散熱層，其接合於該第二膠體層上；一樹脂層，其設置於該第二石墨烯複合散熱層上；及其中，該第一石墨烯複合散熱層與該第二石墨烯複合散熱層摻雜複數個第一金屬粒子，並由一金屬層分別包覆該第一石墨烯複合散熱層與該第二石墨烯複合散熱層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中，該電路板為固態硬碟或記憶體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中，該些個第一金屬粒子為銅粒子或鋁粒子。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中，該金屬層所用材料為銅或鋁。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中，該第一膠體層摻雜複數個第二金屬粒子，該第一膠體層為石墨烯雙面膠、壓克力雙面膠、矽膠雙面膠、網格雙面膠、補強雙面膠、橡膠雙面膠、高溫雙面膠、無紡布雙面膠、無殘膠雙面膠、綿紙雙面膠、雙面玻璃布膠、PET雙面膠或泡棉雙面膠。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之散熱裝置，其中，該些個第二金屬粒子為銅粒子或鋁粒子。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中，該第二膠體層摻雜複數個第三金屬粒子，該第二膠體層為石墨烯雙面膠、壓克力雙面膠、矽膠雙面膠、網格雙面膠、補強雙面膠、橡膠雙面膠、高溫雙面膠、無紡布雙面膠、無殘膠雙面膠、綿紙雙面膠、雙面玻璃布膠、PET雙面膠或泡棉雙面膠。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之散熱裝置，其中，該些個第三金屬粒子為銅粒子或鋁粒子。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中，該樹脂層為聚醯亞胺(Polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、雙軸取向聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene,BOPP)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)及聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)之其中之一或該些材料之任意組合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之散熱裝置，其中，該電路板設置於一主機板，該主機板上設置一散熱件，當該散熱裝置設置於該電路板並安裝於該主機板時，該散熱件貼合該散熱裝置。
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